JP2013160302A

JP2013160302A - ベルト、エレメントの成形方法および成形装置

Info

Publication number: JP2013160302A
Application number: JP2012022802A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Nishimi; 英之西見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】無段変速機から発せられる騒音を低減し得る金属ベルトのエレメントを製造するコストを抑える。
【解決手段】金属ベルトは、環状に形成されたスチールリングと、スチールリングに沿って並べられ、スチールリングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成された複数のエレメントとを備える。複数のエレメントは、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベルトに関し、特に無段変速機の金属ベルトに関する。

１対のプーリで金属ベルトを挟持し、プーリの溝幅を変化させて有効径を変化させることにより、変速比を無段階に変化させる無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）が知られている。

一般的に、金属ベルトは、１対のスチールリング（無端ベルト）と、スチールリングに沿って並べられた複数のエレメント（金属ブロック）とから構成される。エレメントの両側部には、スチールリングを嵌め込むための所定の幅のスロットが設けられる。

ところで、上記のような金属ベルトを用いた無段変速機においては、特開昭６１−２９０２５８号公報（特許文献１）に記載のように、エレメントがプーリのシーブと接触する際に音が発生することが知られている。

このような音の周波数を不規則にして、音のピークを分散させるべく、特開昭６１−２９０２５８号公報においては、第３頁左上欄１７−１９行および図１（ｆ）に記載されているように、厚みの異なる複数種類のエレメントを用いて金属ベルトを構成することを開示する。

特開昭６１−２９０２５８号公報

しかしながら、厚みの異なる複数種類のエレメントを用いて金属ベルトを構成すると、エレメントを製造するにあたり、厚みの異なる複数種類の鋼板を用意しなければならなくなる。その結果、エレメントの製造に要するコストが増大し得る。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、発生する騒音を低減し、かつコストの増大を抑えることである。

ある実施例において、ベルトは、環状に形成されたリングと、リングに沿って並べられ、リングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成された複数のエレメントとを備える。複数のエレメントは、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを含む。

この構成によると、スロットの幅が異なる複数種類のエレメントを用いることにより、エレメントが無段変速機のプーリのシーブ面と接触するときに発生する音の周波数が分散される。これにより、複数のエレメントのスロットの幅が同じである場合に比べて、騒音のピークレベルを低減できる。また、エレメントを形成するために厚みが異なる鋼板を複数種類用意する必要がないので、エレメントを製造する際のコストの増大を抑えることができる。

別の実施例において、複数のエレメントのうちの少なくとも一部は、同一の鋼板から成形される。

この構成によると、複数のエメレメントを同一の鋼板から成形するため、生産性を向上できる。

さらに別の実施例において、複数のエレメントの厚さは略同じである。
この構成によると、エレメントの厚さが略同じであるため、厚さが略同じの鋼板を用いてエレメントを製造できる。よって、エレメントを製造する際のコストの増大を抑えることができる。

さらに別の実施例において、環状に形成されたリングに沿って並べられ、リングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成されるエレメントの成形方法は、鋼板から、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを打ち抜くステップを備える。

さらに別の実施例において、環状に形成されたリングに沿って並べられ、リングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成されるエレメントの成形装置は、鋼板から、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを打ち抜くための手段を備える。

車両のパワートレーンを示す図である。金属ベルトを示す図である。エレメントを示す図である。騒音のレベルを示す図である。エレメントを成形するために用いられる鋼板を示す図である。プレス装置を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、車両に搭載されたパワートレーン１００のエンジン２００の出力は、トルクコンバータ３００を介して、前後進切換装置４００を有する無段変速機５００に入力される。無段変速機５００の出力は、減速歯車６００および差動歯車装置７００に伝達され、左右の駆動輪８００へ分配される。なお、エンジン２００の代わりにもしくは加えて、モータを駆動源として用いるようにしてもよい。

トルクコンバータ３００は、エンジン２００のクランク軸に連結されたポンプインペラ３０２と、タービン軸３０４を介して前後進切換装置４００に連結されたタービンランナ３０６とから構成されている。ポンプインペラ３０２およびタービンランナ３０６の間にはロックアップクラッチ３０８が設けられている。ロックアップクラッチ３０８は、係合側油室および解放側油室に対する油圧供給が切換えられることにより、係合または解放されるようになっている。

ロックアップクラッチ３０８が完全係合させられることにより、ポンプインペラ３０２およびタービンランナ３０６は一体的に回転させられる。ポンプインペラ３０２には、無段変速機５００を変速制御したり、ベルト挟圧力を発生させたり、各部に潤滑のための作動油を供給したりするための油圧を発生する機械式のオイルポンプ３１０が設けられている。

前後進切換装置４００は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置から構成されている。トルクコンバータ３００のタービン軸３０４はサンギヤ４０２に連結されている。無段変速機５００の入力軸５０２はキャリア４０４に連結されている。キャリア４０４とサンギヤ４０２とはフォワードクラッチ４０６を介して連結されている。リングギヤ４０８は、リバースブレーキ４１０を介してハウジングに固定される。フォワードクラッチ４０６およびリバースブレーキ４１０は油圧シリンダによって摩擦係合させられる。フォワードクラッチ４０６の入力回転数は、タービン軸３０４の回転数、すなわちタービン回転数ＮＴと同じである。

フォワードクラッチ４０６が係合させられるとともに、リバースブレーキ４１０が解放されることにより、前後進切換装置４００は前進用係合状態となる。この状態で、前進方向の動力が無段変速機５００に伝達される。リバースブレーキ４１０が係合させられるとともにフォワードクラッチ４０６が解放されることにより、前後進切換装置４００は後進用係合状態となる。この状態で、入力軸５０２はタービン軸３０４に対して逆方向へ回転させられる。これにより、後進方向の動力が無段変速機５００に伝達される。

すなわち、フォワードクラッチ４０６もしくはリバースブレーキ４１０が係合することにより、エンジン２００から出力された動力が駆動輪８００に伝達される。フォワードクラッチ４０６およびリバースブレーキ４１０が共に解放されると、前後進切換装置４００は動力伝達を遮断するニュートラル状態になる。

なお、前後進切換装置４００を、無段変速機５００と駆動輪８００との間に配置するようにしてもよい。

無段変速機５００には、入力軸５０２に設けられたプライマリプーリ５０４と、出力軸５０６に設けられたセカンダリプーリ５０８と、これらのプーリに巻き掛けられた金属ベルト５１０とがさらに設けられる。各プーリと金属ベルト５１０との間の摩擦力を利用して、動力伝達が行われる。

各プーリは溝幅が可変であるように、油圧シリンダ（シーブ）から構成されている。プライマリプーリ５０４の油圧シリンダ、すなわちプライマリシーブの油圧が制御されることにより、各プーリの溝幅が変化する。これにより、各プーリの有効径が変更され、変速比ＧＲ（＝プライマリプーリ回転数ＮＩＮ／セカンダリプーリ回転数ＮＯＵＴ）が連続的に変化させられる。

図２を参照して、金属ベルト５１０についてさらに説明する。金属ベルト５１０において、金属製の多数のエレメント５２０は、板厚方向に、１対のスチールリング５３０に沿って環状に並べて配置される。なお、図２においては代表して３つのエレメント５２０のみを示す。

各エレメント５２０の両側部のサドル部に環状の金属帯であるスチールリング５３０を通して各エレメント５２０が結束されて、全体として、無端の金属ベルト５１０が構成される。

図３を参照して、エレメント５２０についてさらに説明する。エレメント５２０は、基体部５２２、首部５２３、ならびに頂部５２４から構成される。エレメント５２０の基体部５２２の幅方向の両側の側面５２１は、プライマリプーリ５０４またはセカンダリプーリ５０８のシーブ面と接触する。

基体部５２２の幅方向での中心部に首部５２３が形成され、その首部５２３が、左右に広がった頂部５２４につながっている。頂部５２４のうち首部５２３の延長位置には、一方の面側に凸となり、他方の面側では凹となったディンプルホール５２６が形成されており、互いに隣接するエレメント５２０のディンプルホール５２６が互いに嵌合するようになっている。

左右に広がった頂部５２４と基体部５２２との間には、スロット５２７が形成されている。この左右２つのスロット５２７の夫々にスチールリング５３０が嵌め込まれる。そして、基体部５２２におけるスチールリング５３０が接触する面がサドル面５２５となっている。よって、サドル面５２５と頂部５２４の下面との距離が、スロット５２７の幅ＷＳとなる。

本実施の形態において、金属ベルト５１０に用いられるエレメント５２０は、スロット５２７の幅ＷＳが異なる少なくとも２種類のエレメントを含む。本実施の形態においては、一例として、スロット５２７の幅ＷＳが異なる４種類のエレメントが用いられる。

スロット５２７の幅ＷＳが異なる複数種類のエレメントが用いることにより、エレメント５２０がプライマリプーリ５０４またはセカンダリプーリ５０８のシーブ面と接触するときに発生する音の周波数が分散される。これにより、図４において実線で示すように、複数のエレメント５２０のスロット５２７の幅ＷＳが同じである場合（図４において破線で示される）に比べて、騒音のピークレベルが低減される。

図５に示すように、本実施の形態においては、スロット５２７の幅ＷＳが異なる４種類のエレメント５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄは、同一の鋼板５４０から打ち抜かれて形成される。このようにして形成されたエレメント５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄを含むエレメント５２０を用いて金属ベルト５１０が製造されるため、結果として、金属ベルト５１０に用いられる複数のエレメントのうちの少なくとも一部は、同一の鋼板５４０から成形される。また、金属ベルト５１０に用いられる複数のエレメントの厚さは略同じである。また、各エレメント５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄの寸法は、スロットの幅以外略同じである。

ここで、「略同じ」とは、製造公差の範囲で異なる場合があるものの、実質的に同じであるとみなせることを意味する。したがって、「同じ」であることは、「略同じ」に含まれる。

図６に示すように、各エレメント５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄは、プレス装置５５０において金型５５２を用いて鋼板５４０から打ち抜かれる。このとき、薄い板厚の鋼板から各エレメント５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄを打ち抜くようにすると、エレメント５２０の厚さを薄くできる。その結果、金属ベルト５１０におけるエレメント５２０間の隙間が減少することによりスリップ率が減少し、効率が向上する。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００パワートレーン、２００エンジン、３００トルクコンバータ、４００前後進切換装置、５００無段変速機、５０２入力軸、５０４プライマリプーリ、５０６出力軸、５０８セカンダリプーリ、５１０金属ベルト、５２０，５２０ａ，５２０ｂ，５２０ｃ，５２０ｄエレメント、５２１側面、５２２基体部、５２３首部、５２４頂部、５２５サドル面、５２６ディンプルホール、５２７スロット、５３０スチールリング、５４０鋼板、５５０プレス装置、５５２金型、６００減速歯車、７００差動歯車装置、８００駆動輪。

Claims

環状に形成されたリングと、
前記リングに沿って並べられ、前記リングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成された複数のエレメントとを備え、
前記複数のエレメントは、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを含む、ベルト。
前記複数のエレメントのうちの少なくとも一部は、同一の鋼板から成形される、請求項１に記載のベルト。
前記複数のエレメントの厚さは略同じである、請求項１に記載のベルト。
環状に形成されたリングに沿って並べられ、前記リングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成されるエレメントの成形方法であって、
鋼板から、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを打ち抜くステップを備える、エレメントの成形方法。
環状に形成されたリングに沿って並べられ、前記リングが嵌め込まれる所定の幅のスロットが形成されるエレメントの成形装置であって、
鋼板から、スロットの幅が異なる少なくとも２種類のエレメントを打ち抜くための手段を備える、エレメントの成形装置。